STM32尋跡小車詳細設計

ID:231968 · 發表于 2017-9-8 20:17

1、概述
智能車輛作為智能交通系統的關鍵技術之一，是許多高新技術綜合集成的
載體。它體現了車輛工程、人工智能、自動控制及計算機技術于一體的綜合技術，是未來汽車發展的趨勢。
我們組基于STM32F103芯片為控制核心，附以紅外傳感器采集外界信息的智尋能跡小車，充分利用該芯片的高速運算、處理能力，來實現小車自動識別線路按跡行走。

2、功能描述
實現功能
1：實現小車能夠沿著地面上貼的黑色膠帶行走。
2：了解紅外發射與接收技術，有力體現:智能尋跡功能 3：了解直流電機驅動原理，掌握電機驅動技術；拓展功能
1：添加前置紅外，能進行避障；
2：添加超聲波測距傳感器，可以進行房間地圖掃描 3：添加藍牙或Wi-Fi模塊，能實現與pc的通信 4：添加語音控制等。
5：在以后中可以添加攝像頭，拍攝視頻。

3、詳細設計
本系統由4個模塊組成：主控模塊、路面黑線檢測模塊、電機驅動模塊、電源電路設計。系統頂層結構如圖所示：

整個電路系統分為檢測、控制、驅動三個模塊。首先利用光電對管對路面信號進行檢測，經過比較器處理之后，送給軟件控制模塊進行實時控制，輸出相應的信號給驅動芯片驅動電機轉動，從而控制整個小車的運動。系統方案方框圖如圖所示。

L298N電機驅動
直流電機電源模塊路面黑線檢測模塊 STM32F103

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3.1 子模塊功能介紹 3.1.1 主控模塊
主控模塊主要是用于控制電機的運動，黑線的檢測。我們采用STM32作為
控制器，其性能優良，移植性好，提高了對直流電機的控制效率，并對控制系統進行了模塊化設計，有利于智能小車的功能擴展和升級。
3.1.2 路面黑線檢測模塊
路面黑線檢測模塊由多對紅外收發管組成，通過檢測接收到的反射光強，判斷黑白線。原理圖由紅外對管和電壓比較器兩部分組成，紅外對管輸出的模擬電壓通過電壓比較器轉換成數字電平輸出到單片機。

3.1.3 電機驅動模塊
采用雙H橋驅動芯片L298。其內部包含4通道邏輯驅動電路，可以方便的驅動兩個直流電機，或一個兩相步進電機。控制芯片的驅動使能端就可以控制驅動電機的速度。L298芯片采用3V(VSS)與5V(VS)直流供電，ENA和ENB分別產生PWM1和PWM2兩路PWM波輸出，IN1-IN4分別用PC8-PC11實現I／O輸出控制電機轉動方向。

電機驅動原理圖
紅外傳感器原理圖

小車運動狀態通過電機A和B的不同方向轉動來實現，電機有正轉、反轉和停止3種狀態，每個電機由一對I／O口進行控制。下圖是I／O端口狀態與電機制動對照表。

3.1.4 電源模塊
電源分配電路中，所用的電池是兩節3.7V的干電池，用來給STM32開發板供電，紅外傳感器檢測電路采用5V，電機驅動采用3.3V和5V供電。
3.2 系統軟件設計
系統軟件設計采用C語言編程實現，利用開發板的I/O接口，根據系統需求對各個模塊進行初始化配置，以實現其相應的功能，主程序流程如圖所示

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